微生物生态教学ppt课件.ppt

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1、第九章第九章 微生物生态微生物生态在生物圈内一切生物，包括微生物，都有在生物圈内一切生物，包括微生物，都有一定的分布规律，它们的分布除直接受环境一定的分布规律，它们的分布除直接受环境因子的影响外，还由生物本身所具有的适应因子的影响外，还由生物本身所具有的适应性决定。微生物生态就是研究处于环境之中性决定。微生物生态就是研究处于环境之中的微生物，和与微生物相联系的物理、化学的微生物，和与微生物相联系的物理、化学和生物等环境条件，以及它们之间的相互关和生物等环境条件，以及它们之间的相互关系。系。了解微生物在自然界的分布规律，可为了解微生物在自然界的分布规律，可为人类开发利用微生物资源提供理论依据；根

2、人类开发利用微生物资源提供理论依据；根据微生物生态学原理，利用微生物对环境的据微生物生态学原理，利用微生物对环境的保护作用来修复被污染、被破坏了的环境。保护作用来修复被污染、被破坏了的环境。总之，进行微生物生态的研究，无论在理论总之，进行微生物生态的研究，无论在理论上或实践上都是十分有意义的。上或实践上都是十分有意义的。第一节微生物在自然环境中的分布第一节微生物在自然环境中的分布一、土壤中的微生物一、土壤中的微生物二、水体中的微生物二、水体中的微生物 三、空气中的微生物三、空气中的微生物四、植物体表和体内的微生物四、植物体表和体内的微生物五、动物体表和体内的微生物五、动物体表和体内的微生物六、

3、人体内外的微生物六、人体内外的微生物饮用水的微生物学标准饮用水的微生物学标准饮用水的微生物种类主要采用以饮用水的微生物种类主要采用以E.coliE.coli为代为代表的大肠菌群为指标。因为这类细菌是温血表的大肠菌群为指标。因为这类细菌是温血动物肠道中的正常菌群，数量极多，用它作动物肠道中的正常菌群，数量极多，用它作指标可以灵敏的推断该水源是否曾与动物粪指标可以灵敏的推断该水源是否曾与动物粪便接触以及污染程度如何。便接触以及污染程度如何。标准：标准：1mL1mL自来水中的细菌总数不可超过自来水中的细菌总数不可超过100100100100个（个（3737摄氏度培养摄氏度培养2424小时），而小时）

4、，而1000mL1000mL自来自来水中的大肠菌群数不能超过水中的大肠菌群数不能超过3 3 3 3个（个（3737摄氏度摄氏度培养培养4848小时）。小时）。第二节第二节 微生物与生物环境间的关系微生物与生物环境间的关系 一、互生一、互生 互生关系是微生物间比较松散的互生关系是微生物间比较松散的联合，在联合中可以是一方得利，或双联合，在联合中可以是一方得利，或双方都有利。例如，土壤中纤维素分解细方都有利。例如，土壤中纤维素分解细菌和固氮菌之间的互生关系。菌和固氮菌之间的互生关系。二二 、共生、共生 共生关系是两种微生物紧密地结共生关系是两种微生物紧密地结合在一起，当这种关系高度发展时，合在一起

5、，当这种关系高度发展时，就形成特殊的共生体，它们在生理上就形成特殊的共生体，它们在生理上表现出一定的分工，在组织上和形态表现出一定的分工，在组织上和形态上产生了新的结构。地衣代表微生物上产生了新的结构。地衣代表微生物中典型的互惠共生关系，它是藻类和中典型的互惠共生关系，它是藻类和真菌的共生体，常形成有固定形态的真菌的共生体，常形成有固定形态的叶状结构，叶状结构，地衣（微生物共地衣（微生物共生体）的照片生体）的照片叶状地衣叶状地衣 （南极石耳）（南极石耳）壳状地衣壳状地衣 （南极丽石黄（南极丽石黄衣，红色和赤衣，红色和赤星衣，米黄色）星衣，米黄色）根根瘤瘤菌菌三、寄生三、寄生寄寄生生关关系系是是

6、一一种种生生物物生生活活在在另另一一种种生生物物的的表表面面或或体体内内，从从后后者者的的细细胞胞、组组织织或或体体液液中中取取得得营营养养，前前者者称称为为寄寄生生物物，后后者者称称为为寄寄主主。在在寄寄生生关关系系中中，寄寄生生物物对对寄寄主主一一般般是是有有害害的的，常常使使寄寄主发生病害或死亡。主发生病害或死亡。在在微微生生物物中中，噬噬菌菌体体寄寄生生于于细细菌菌是是常见的寄生现象。常见的寄生现象。寄生型的放线菌照片寄生型的放线菌照片四、拮抗四、拮抗 拮抗关系是两种微生物生活在一起时，拮抗关系是两种微生物生活在一起时，一种微生物产生某些特殊的代谢产物或改变一种微生物产生某些特殊的代谢

7、产物或改变环境条件，从而抑制甚至杀死另一种微生物环境条件，从而抑制甚至杀死另一种微生物的现象。的现象。许多微生物在其生命活动过程中，产生许多微生物在其生命活动过程中，产生抗菌物质抗菌物质(抗菌素和杀菌素抗菌素和杀菌素)，能抑制对它分，能抑制对它分泌物敏感的微生物，这是一种特异性拮抗关泌物敏感的微生物，这是一种特异性拮抗关系。另外，在酸菜、泡菜和青贮饲料的制作系。另外，在酸菜、泡菜和青贮饲料的制作过程中，由于乳酸细菌的旺盛繁殖，产生大过程中，由于乳酸细菌的旺盛繁殖，产生大量乳酸，使环境变酸而抑制腐败细菌的生长。量乳酸，使环境变酸而抑制腐败细菌的生长。这是一种非特异性拮抗关系，这是一种非特异性拮抗

8、关系，五、捕食五、捕食捕食关系是一种微生物直接吞食捕食关系是一种微生物直接吞食另一种微生物。在自然界中，捕食关另一种微生物。在自然界中，捕食关系是微生物中的一个引人注目的现象。系是微生物中的一个引人注目的现象。主要的细菌捕食者是原生动物，它们主要的细菌捕食者是原生动物，它们吞食数以万计的细菌，明显影响细菌吞食数以万计的细菌，明显影响细菌种群的数量。另外，粘细菌和粘菌也种群的数量。另外，粘细菌和粘菌也直接吞食细菌，并且，粘细菌也常侵直接吞食细菌，并且，粘细菌也常侵袭藻类、霉菌和酵母菌。袭藻类、霉菌和酵母菌。第三节第三节 微生物与环境保护微生物与环境保护 生生物物圈圈内内的的各各种种物物质质，都都

9、是是处处于于不不断断地地合合成成、分分解解和和转转化化的的动动态态平平衡衡状状态态之之中中。由由此此，组组成成一一个个自自我我调调节节、自自我我维维持持的的协协调调整整体体，从从而而保保证证了了地地球球上上生生命命的的延延续续。但但是是，当当人人们们违违背背了了自自然然界界的的生生态态平平衡衡规规律律，将将粪粪便便、垃垃圾圾、污污水水等等生生活活废废弃弃物物和和工工业业生生产产所所形形成成的的 三三废废 等等，大大量量排排放放入入江江河河湖湖海海，以以及及土土壤壤和和空空气气中中，使使排排入入环环境境的的这这些些物物质质超超过过了了环环境境所所能能耐耐受受的的容容纳纳量量，即即超超过过了了环环

10、境境的的自自净净能能力力时时，就就破破坏坏了了自自然然界界的的生生态态平平衡衡，其其结结果果使使这这些些物物质大量累积于自然环境中，于是造成环境污染。质大量累积于自然环境中，于是造成环境污染。环境保护涉及的范围很广，内容很环境保护涉及的范围很广，内容很多，概括地说，主要包括多，概括地说，主要包括 保护自然环境保护自然环境 与与 防治污染和其他公害防治污染和其他公害 两个方面。微两个方面。微生物与环境保护，关系极为密切，在环生物与环境保护，关系极为密切，在环保工作中，利用微生物处理环境污染物保工作中，利用微生物处理环境污染物和监测环境，已取得很大成就。而且，和监测环境，已取得很大成就。而且，微生

11、物在这些方面的作用，还在不断地微生物在这些方面的作用，还在不断地研究之中，今后将会被利用于更多方面。研究之中，今后将会被利用于更多方面。一、污染物的微生物处理一、污染物的微生物处理 水资源污染日益严重水资源污染日益严重富营养化是指水体中因氮、磷等元素含量过高富营养化是指水体中因氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。的现象。水华：发生在淡水水体中的富营养化。水华：发生在淡水水体中的富营养化。赤潮：发生在河口、港湾或浅海等咸水区水赤潮：发生在河口、港湾或浅海等咸水区水 体的富营养化现象。体的富营养化现象。(一一)污水的生物处理污

12、水的生物处理 处处理理污污水水的的方方法法很很多多，可可归归纳纳为为物物理理方方法法、化化学学方方法法和和生生物物方方法法三三大大类类。目目前前国国内内外外多多采采用用二二级级处处理理工工艺艺或或三三级级处处理理工工艺艺治治理理污污水水。一一级级处处理理又又称称预预处处理理，主主要要是是通通过过滤滤筛筛网网及及沉沉淀淀等等物物理理化化学学方方法法除除去去污污水水中中的的粘粘土土，淤淤泥泥及及其其他他碎碎屑屑等等污污染染物物。二二级级处处理理又又称称生生物物处处理理，主主要要是是利利用用微微生生物物的的作作用用分分解解污污水水中中的的有有机机污污染染物物。三三级级处处理理主主要要是是除除去去排排

13、放放水水中中的的无无机机盐盐类类及及其其他他悬悬浮浮污污染染物物，因因为为在在二二级级处处理理后后的的出出水水中中，含含有有氮氮、磷磷等等无无机机盐盐类类，当当它它们们随随水水排排入入水水体体后后，能能促促成成水水体体富富营营养养化化，造造成成二二次次污污染染。由由此此可可看看出出，微微生生物物在污水处理中起着非常重要的作用。在污水处理中起着非常重要的作用。1 1、污水、污水 当进入水体的外来污染物质数当进入水体的外来污染物质数量，超过了水体的自净能力，量，超过了水体的自净能力，并达到破坏水体原有用途的程并达到破坏水体原有用途的程度，即为水污染。度，即为水污染。2 2、污水生物处理原理、污水生

14、物处理原理 在自然界，有些水体中的污染物质浓度，在自然界，有些水体中的污染物质浓度，可通过河水向下游流动而自然降低，此种现可通过河水向下游流动而自然降低，此种现象称为水体自净作用。在天然水体自净中，象称为水体自净作用。在天然水体自净中，除了稀释、沉淀等作用外，主要是微生物的除了稀释、沉淀等作用外，主要是微生物的作用。水体内的微生物，在其生命活动中，作用。水体内的微生物，在其生命活动中，吸收和转化某些污染物质，并将大量有机物吸收和转化某些污染物质，并将大量有机物分解成无机盐类、二氧化碳和水，从而使水分解成无机盐类、二氧化碳和水，从而使水体得到自净。污水生物处理主要是根据水体体得到自净。污水生物处

15、理主要是根据水体自净原理，利用微生物的催化作用和代谢活自净原理，利用微生物的催化作用和代谢活性，好氧或厌氧分解和转化污水中的污染物性，好氧或厌氧分解和转化污水中的污染物质。质。3 3、生化需氧量、生化需氧量 在特定的时间和温度下在特定的时间和温度下(通常为通常为5 5天，天，20)20)，微生物氧化有机物所消，微生物氧化有机物所消耗的氧量称为生化需氧量，常以耗的氧量称为生化需氧量，常以BODBOD5 5表示。在表示。在污水生物处理中，常用污水生物处理中，常用BODBOD5 5表示污水中的有机表示污水中的有机污染物的含量。污染物的含量。BODBOD5 5是以氧来表示有机污染物是以氧来表示有机污染

16、物浓度的一种指标，如污水的浓度的一种指标，如污水的BODBOD5 5值高，表示微值高，表示微生物分解有机污染物时消耗的氧多，进而反映生物分解有机污染物时消耗的氧多，进而反映出污水中的有机污染物多。出污水中的有机污染物多。BODBOD5 5只是一个间接只是一个间接指标。指标。CODCODCODCOD（chemical oxygen demandchemical oxygen demandchemical oxygen demandchemical oxygen demand）：即：即：即：即“化学需氧量化学需氧量化学需氧量化学需氧量”，是表示水体中有机物含量的，是表示水体中有机物含量的，是表示水

17、体中有机物含量的，是表示水体中有机物含量的一个简便的间接指标。一个简便的间接指标。一个简便的间接指标。一个简便的间接指标。一般是指一般是指一般是指一般是指1L1L1L1L污水中所含的有机物在用强污水中所含的有机物在用强污水中所含的有机物在用强污水中所含的有机物在用强氧化剂将它氧化后，所消耗氧的毫克数氧化剂将它氧化后，所消耗氧的毫克数氧化剂将它氧化后，所消耗氧的毫克数氧化剂将它氧化后，所消耗氧的毫克数（mg/Lmg/Lmg/Lmg/L）。）。）。）。常用的化学氧化剂有常用的化学氧化剂有常用的化学氧化剂有常用的化学氧化剂有K K K K2 2 2 2CrCrCrCr2 2 2 2O O O O7

18、7 7 7,KMnO,KMnO,KMnO,KMnO4 4 4 44 4、污水生物处理类型、污水生物处理类型 v 污水生物处理的类型较多，目前最污水生物处理的类型较多，目前最常用的方法主要是生物膜法和活性常用的方法主要是生物膜法和活性污泥法。另外还有氧化塘法、厌氧污泥法。另外还有氧化塘法、厌氧处理法、土壤灌溉法等。处理法、土壤灌溉法等。(1)(1)生物膜法生物膜法 生物膜法是以大量好氧微生物组成的生物膜为生物膜法是以大量好氧微生物组成的生物膜为净化主体的生物处理方法。根据不同的处理装净化主体的生物处理方法。根据不同的处理装置，又分滴滤池法、生物转盘法、生物接触氧置，又分滴滤池法、生物转盘法、生物

19、接触氧化池法、流化床生物膜法等。生物膜法已广泛化池法、流化床生物膜法等。生物膜法已广泛用于石油、印染、制革、造纸、食品、医药、用于石油、印染、制革、造纸、食品、医药、等工业废水的处理。净化效果较好，一般可使等工业废水的处理。净化效果较好，一般可使污水的污水的BOD5BOD5减少减少757590%90%。生生 物物 转转 盘盘 法法v 生物膜由污水与载体的接触而形成。由于生物膜由污水与载体的接触而形成。由于污水通过载体时，污水中的有机污染物和微污水通过载体时，污水中的有机污染物和微生物吸附到载体上，并发生微生物的增殖。生物吸附到载体上，并发生微生物的增殖。经历一个初生、生长和成熟的过程，在载体经

20、历一个初生、生长和成熟的过程，在载体表面形成一层约表面形成一层约2 2毫米厚的生物膜。生物膜在毫米厚的生物膜。生物膜在污水处理过程中不断增厚，最后老化整块剥污水处理过程中不断增厚，最后老化整块剥落，随废水流入沉淀池中。然后又开始新生落，随废水流入沉淀池中。然后又开始新生物膜的形成过程，这是生物膜的正常更新。物膜的形成过程，这是生物膜的正常更新。(2)(2)活性污泥法活性污泥法活性污泥法又称曝气法，是利用含有好氧活性污泥法又称曝气法，是利用含有好氧微生物的活性污泥，在通气条件下，使污微生物的活性污泥，在通气条件下，使污水净化的生物学方法。活性污泥法不仅用水净化的生物学方法。活性污泥法不仅用于处理

21、生物污水，且在许多工业废水处理于处理生物污水，且在许多工业废水处理中都取得很好的效果，一般可使污水的中都取得很好的效果，一般可使污水的BOD5BOD5减少减少90%90%。曝曝气池气池曝曝气气法法v 活性污泥一般经过人工培养驯化而获得，并在污活性污泥一般经过人工培养驯化而获得，并在污水处理过程中，能被不断地返回接种使用。活性污泥水处理过程中，能被不断地返回接种使用。活性污泥是一种绒絮状小颗粒，主要由菌胶团形成菌、原生动是一种绒絮状小颗粒，主要由菌胶团形成菌、原生动物及悬浮物组成。物及悬浮物组成。v 经过沉淀处理的污水，进入接种有活性污泥的曝经过沉淀处理的污水，进入接种有活性污泥的曝气池后，充分

22、混合和通气，使活性污泥中的冻胶菌等气池后，充分混合和通气，使活性污泥中的冻胶菌等大量繁殖，形成菌胶团絮凝物。它具有很强的吸附与大量繁殖，形成菌胶团絮凝物。它具有很强的吸附与分解有机污染物的能力，当污水与这些颗粒接触时，分解有机污染物的能力，当污水与这些颗粒接触时，其中的有机污染物可以很快地被吸附与分解。当处理其中的有机污染物可以很快地被吸附与分解。当处理结束时，将曝气池中的混合液输入二次沉淀池，使其结束时，将曝气池中的混合液输入二次沉淀池，使其中的活性污泥在此凝集而沉淀。其中一部分再回流到中的活性污泥在此凝集而沉淀。其中一部分再回流到曝气池中，作为活性污泥接种物曝气池中，作为活性污泥接种物。(

23、3)(3)氧化塘法氧化塘法 氧化塘亦称稳定糖，是一种大面积敝开式氧化塘亦称稳定糖，是一种大面积敝开式的污水处理塘。其基本原理是利用藻菌共生系的污水处理塘。其基本原理是利用藻菌共生系统来分解污水中的有机污染物，使污水得以净统来分解污水中的有机污染物，使污水得以净化。化。污水进入长有大量水草和藻的氧化塘后，污水进入长有大量水草和藻的氧化塘后，其中的有机污染物被好氧微生物氧化分解，产其中的有机污染物被好氧微生物氧化分解，产生生COCO2 2，同时消耗，同时消耗O O2 2；藻类进行光合作用，固；藻类进行光合作用，固定定COCO2 2并产生并产生O O2 2。只要该过程处于平衡，可使。只要该过程处于平

24、衡，可使污水的污水的BODBOD5 5减少减少808095%95%。(4)(4)厌氧处理法厌氧处理法厌氧处理法是在缺氧情况下，利用厌氧微厌氧处理法是在缺氧情况下，利用厌氧微生物生物(包括兼性微生物包括兼性微生物)分解污水中有机污染分解污水中有机污染物的方法。又称厌氧消化法或厌氧发酵法。物的方法。又称厌氧消化法或厌氧发酵法。主要用于处理农业和生活废弃物，或污水厂主要用于处理农业和生活废弃物，或污水厂的剩余污泥。其净化效率可达到的剩余污泥。其净化效率可达到90%90%。污水厌氧处理包括一系列复杂的消化和发污水厌氧处理包括一系列复杂的消化和发酵反应。首先，复杂有机污染物如纤维素、酵反应。首先，复杂有

25、机污染物如纤维素、蛋白质、脂肪等，被以兼性菌为主的酸菌分蛋白质、脂肪等，被以兼性菌为主的酸菌分解成为解成为H H2 2、COCO2 2、简单有机酸和醇等。随后，、简单有机酸和醇等。随后，由于产甲烷细菌的作用，将有机酸、由于产甲烷细菌的作用，将有机酸、H H2 2、COCO2 2等转化为甲烷。等转化为甲烷。(二二)固体废物的生物处理固体废物的生物处理v 处理固体废物的方法很多，有填坑、综处理固体废物的方法很多，有填坑、综合利用、焚烧、化学固定、堆肥、制取沼汽合利用、焚烧、化学固定、堆肥、制取沼汽等物理、化学和生物方法。其中固体废物的等物理、化学和生物方法。其中固体废物的生物处理，主要是利用微生物

26、分解有机污染生物处理，主要是利用微生物分解有机污染物的能力，制作有机肥料和沼气、化害为利。物的能力，制作有机肥料和沼气、化害为利。同时，在堆肥制作过程中，产生同时，在堆肥制作过程中，产生70708080高高温，还可杀灭许多病原菌、虫卵及杂草种子。温，还可杀灭许多病原菌、虫卵及杂草种子。v 通常根据处理过程中的通气情况，可分通常根据处理过程中的通气情况，可分为需氧性堆肥法和厌氧发酵法两大类。为需氧性堆肥法和厌氧发酵法两大类。二、沼气发酵与环境保护二、沼气发酵与环境保护沼气又称生物气沼气又称生物气,是一种混合可燃气体是一种混合可燃气体.主要成分甲烷占主要成分甲烷占6060,CO,CO2 2占占35

27、 35 .4 46565度都能产气度都能产气,PH,PH值值7 77.5,7.5,一般家庭使一般家庭使用建用建6 68 8方方.5.5月月、1010月大出料两次月大出料两次.一头牛产粪每天可做一顿饭一头牛产粪每天可做一顿饭,三口人三口人、三头猪三头猪产粪可满足一家一天能源使用产粪可满足一家一天能源使用.沼气发酵沼气发酵原理原理 (沼气发酵三个阶段沼气发酵三个阶段):):1.1.1.1.水解阶段水解阶段水解阶段水解阶段:由多种厌氧或兼性厌氧的细菌由多种厌氧或兼性厌氧的细菌,把纤维、把纤维、淀粉、糖类、蛋白质等水解成丙酸、乙酸、淀粉、糖类、蛋白质等水解成丙酸、乙酸、丁酸、氢气、二氧化碳等各种有机酸

28、丁酸、氢气、二氧化碳等各种有机酸.2.2.2.2.产酸阶段产酸阶段产酸阶段产酸阶段:由厌氧的产氢、产乙酸细菌把第一阶段由厌氧的产氢、产乙酸细菌把第一阶段产生的各种有机酸分解成乙酸、产生的各种有机酸分解成乙酸、H H2 2 、COCO2 2.3.3.3.3.产气阶段产气阶段产气阶段产气阶段:由严格厌氧的产甲烷菌由严格厌氧的产甲烷菌,利用利用COCO2 2 、乙酸、乙酸、H H2 2等产生甲烷等产生甲烷.综合利用综合利用一一.沼气沼气 1.1.能源能源 2.2.大棚应用大棚应用 3.3.粮食水果保鲜粮食水果保鲜二二.沼液沼液 1.1.种植业应用种植业应用:浸种浸种.喷施喷施.滴灌滴灌 2.2.养殖

29、业应用养殖业应用:养鱼养鱼.养猪养猪.养鸡养鸡三三.沼渣沼渣 1.1.高效有机肥高效有机肥 2.2.栽培蘑菇栽培蘑菇 3.3.特种养殖特种养殖(养蚯蚓养蚯蚓)三、污染环境的生物修复三、污染环境的生物修复生物修复是微生物催化降解有机污染生物修复是微生物催化降解有机污染物，转化其他污染物从而消除污染的物，转化其他污染物从而消除污染的一个受控或自发进行的过程。一个受控或自发进行的过程。目前生物修复技术主要用于土壤、水目前生物修复技术主要用于土壤、水体（包括地下水）、海滩的污染（如体（包括地下水）、海滩的污染（如原油的泄漏）治理以及固体废弃物的原油的泄漏）治理以及固体废弃物的处理。主要的污染物是石油烃

30、及各种处理。主要的污染物是石油烃及各种有毒有害难降解的有机污染物。有毒有害难降解的有机污染物。四、环境污染的微生物监测四、环境污染的微生物监测 生态环境中的微生物是环境污染的直接承受生态环境中的微生物是环境污染的直接承受者，环境状况的任何变化都对微生物群落结构和者，环境状况的任何变化都对微生物群落结构和生态功能产生影响，因此可以用微生物指示环境生态功能产生影响，因此可以用微生物指示环境污染。污染。（一）粪便污染指示菌（一）粪便污染指示菌 （二）致突变物与致癌物的微生物检测（二）致突变物与致癌物的微生物检测 （三）发光细菌检测法（三）发光细菌检测法粪便污染指示菌大肠菌群粪便污染指示菌大肠菌群粪便

31、中肠道病原菌对水体的污染是引起霍乱、伤寒等粪便中肠道病原菌对水体的污染是引起霍乱、伤寒等流行病的主要原因。沙门氏菌、志贺氏菌等肠道病原流行病的主要原因。沙门氏菌、志贺氏菌等肠道病原菌数量少，检出鉴定困难。因此不能把直接检测病原菌数量少，检出鉴定困难。因此不能把直接检测病原菌作为常规的监测手段，从而提出了检测与病原菌并菌作为常规的监测手段，从而提出了检测与病原菌并存于肠道且具相关性的存于肠道且具相关性的“指示菌指示菌”，从它们的数量来，从它们的数量来判定水质污染程度和饮水（包括食品等）的安全性。判定水质污染程度和饮水（包括食品等）的安全性。大肠菌群是最基本的粪便污染指示菌，是最常用的水大肠菌群是

32、最基本的粪便污染指示菌，是最常用的水质指标之一。质指标之一。大肠菌群大肠菌群是指一大群与大肠杆菌相似的好氧及兼性厌是指一大群与大肠杆菌相似的好氧及兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，它们能在氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，它们能在3748h3748h内发内发酵乳糖产酸产气，包括埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、酵乳糖产酸产气，包括埃希氏菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、克雷伯氏菌属等。肠杆菌属、克雷伯氏菌属等。常用的大肠菌群测定方法有发酵法和滤膜法。常用的大肠菌群测定方法有发酵法和滤膜法。大肠菌群数量的表示法有两种，大肠菌群数量的表示法有两种，一是一是“大肠菌群数大肠菌群数”，即，即1L1L水中含有的大肠菌群数量。

33、水中含有的大肠菌群数量。二是二是“大肠菌群值大肠菌群值”，是指水样中可检出，是指水样中可检出1 1个大肠菌群个大肠菌群 数的最小水样体积（数的最小水样体积（mLmL）。）。大肠菌群值大肠菌群值 10001000大肠菌群数大肠菌群数致突变物与致癌物的微生物检测致突变物与致癌物的微生物检测环境污染物的遗传学效应主要表现在污染物的致突变环境污染物的遗传学效应主要表现在污染物的致突变作用，致突变作用是致癌和致畸的根本原因。作用，致突变作用是致癌和致畸的根本原因。具有致突变作用或怀疑具有致突变效能的化合物数量具有致突变作用或怀疑具有致突变效能的化合物数量巨大，这就要求发展快速准确的检测手段。微生物监巨大

34、，这就要求发展快速准确的检测手段。微生物监测被公认是对致突变物最好的初步检测方法。测被公认是对致突变物最好的初步检测方法。AmesAmes试验原理是利用鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营试验原理是利用鼠伤寒沙门氏菌的组氨酸营养缺陷型菌株在致突变物的作用下发生回复突变的性养缺陷型菌株在致突变物的作用下发生回复突变的性能，来检测物质的致突变性。能，来检测物质的致突变性。S.t.his回回变变S.t.his吸入吸入滤纸片滤纸片保温保温可疑可疑“三致三致”试样试样鼠肝匀浆鼠肝匀浆（含加氧酶等）（含加氧酶等）利用回变检测致癌剂利用回变检测致癌剂 艾姆氏试验艾姆氏试验三致：三致：致突变、致突变、致畸变、致畸变、致癌

35、变致癌变阴性阴性：不含诱变剂：不含诱变剂阳性阳性含适当浓度诱变剂含适当浓度诱变剂阳性阳性含高浓度诱变剂含高浓度诱变剂AmesAmes试验：利用细菌模型了解潜试验：利用细菌模型了解潜在化学致癌物的诱变作用在化学致癌物的诱变作用发光细菌检测法发光细菌检测法发光细菌发光是菌体生理代谢正常的一种表发光细菌发光是菌体生理代谢正常的一种表现，这类菌在生长对数期发光能力极强。当现，这类菌在生长对数期发光能力极强。当环境条件不良或有毒物质存在时，发光能力环境条件不良或有毒物质存在时，发光能力受到影响而减弱，其减弱程度与毒物的毒性受到影响而减弱，其减弱程度与毒物的毒性大小和浓度成一定的比例关系。通过灵敏的大小和

36、浓度成一定的比例关系。通过灵敏的光电测定装置，检查在毒物作用下发光菌的光电测定装置，检查在毒物作用下发光菌的发光强度变化可以评价待测物的毒性。其中发光强度变化可以评价待测物的毒性。其中研究和应用最多的为明亮发光杆菌。研究和应用最多的为明亮发光杆菌。复习思考题复习思考题1.检验饮用水的质量时，为什么要选用检验饮用水的质量时，为什么要选用大肠菌群作为主要指标？我国卫生部对大肠菌群作为主要指标？我国卫生部对此有何规定？此有何规定？2.什么是共生、互生、拮抗？什么是共生、互生、拮抗？3.简单介绍微生物处理污水的方法。简单介绍微生物处理污水的方法。4.什么是生化需氧量？什么是生化需氧量？第九章第九章 微

37、生物生态微生物生态在生物圈内一切生物，包括微生物，都有在生物圈内一切生物，包括微生物，都有一定的分布规律，它们的分布除直接受环境一定的分布规律，它们的分布除直接受环境因子的影响外，还由生物本身所具有的适应因子的影响外，还由生物本身所具有的适应性决定。微生物生态就是研究处于环境之中性决定。微生物生态就是研究处于环境之中的微生物，和与微生物相联系的物理、化学的微生物，和与微生物相联系的物理、化学和生物等环境条件，以及它们之间的相互关和生物等环境条件，以及它们之间的相互关系。系。了解微生物在自然界的分布规律，可为了解微生物在自然界的分布规律，可为人类开发利用微生物资源提供理论依据；根人类开发利用微生

38、物资源提供理论依据；根据微生物生态学原理，利用微生物对环境的据微生物生态学原理，利用微生物对环境的保护作用来修复被污染、被破坏了的环境。保护作用来修复被污染、被破坏了的环境。总之，进行微生物生态的研究，无论在理论总之，进行微生物生态的研究，无论在理论上或实践上都是十分有意义的。上或实践上都是十分有意义的。第一节微生物在自然环境中的分布第一节微生物在自然环境中的分布一、土壤中的微生物一、土壤中的微生物二、水体中的微生物二、水体中的微生物 三、空气中的微生物三、空气中的微生物四、植物体表和体内的微生物四、植物体表和体内的微生物五、动物体表和体内的微生物五、动物体表和体内的微生物六、人体内外的微生物

39、六、人体内外的微生物饮用水的微生物学标准饮用水的微生物学标准饮用水的微生物种类主要采用以饮用水的微生物种类主要采用以E.coliE.coli为代为代表的大肠菌群为指标。因为这类细菌是温血表的大肠菌群为指标。因为这类细菌是温血动物肠道中的正常菌群，数量极多，用它作动物肠道中的正常菌群，数量极多，用它作指标可以灵敏的推断该水源是否曾与动物粪指标可以灵敏的推断该水源是否曾与动物粪便接触以及污染程度如何。便接触以及污染程度如何。标准：标准：1mL1mL自来水中的细菌总数不可超过自来水中的细菌总数不可超过100100100100个（个（3737摄氏度培养摄氏度培养2424小时），而小时），而1000mL

40、1000mL自来自来水中的大肠菌群数不能超过水中的大肠菌群数不能超过3 3 3 3个（个（3737摄氏度摄氏度培养培养4848小时）。小时）。第二节第二节 微生物与生物环境间的关系微生物与生物环境间的关系 一、互生一、互生 互生关系是微生物间比较松散的互生关系是微生物间比较松散的联合，在联合中可以是一方得利，或双联合，在联合中可以是一方得利，或双方都有利。例如，土壤中纤维素分解细方都有利。例如，土壤中纤维素分解细菌和固氮菌之间的互生关系。菌和固氮菌之间的互生关系。二二 、共生、共生 共生关系是两种微生物紧密地结共生关系是两种微生物紧密地结合在一起，当这种关系高度发展时，合在一起，当这种关系高度

41、发展时，就形成特殊的共生体，它们在生理上就形成特殊的共生体，它们在生理上表现出一定的分工，在组织上和形态表现出一定的分工，在组织上和形态上产生了新的结构。地衣代表微生物上产生了新的结构。地衣代表微生物中典型的互惠共生关系，它是藻类和中典型的互惠共生关系，它是藻类和真菌的共生体，常形成有固定形态的真菌的共生体，常形成有固定形态的叶状结构，叶状结构，地衣（微生物共地衣（微生物共生体）的照片生体）的照片叶状地衣叶状地衣 （南极石耳）（南极石耳）壳状地衣壳状地衣 （南极丽石黄（南极丽石黄衣，红色和赤衣，红色和赤星衣，米黄色）星衣，米黄色）根根瘤瘤菌菌三、寄生三、寄生寄寄生生关关系系是是一一种种生生物物

42、生生活活在在另另一一种种生生物物的的表表面面或或体体内内，从从后后者者的的细细胞胞、组组织织或或体体液液中中取取得得营营养养，前前者者称称为为寄寄生生物物，后后者者称称为为寄寄主主。在在寄寄生生关关系系中中，寄寄生生物物对对寄寄主主一一般般是是有有害害的的，常常使使寄寄主发生病害或死亡。主发生病害或死亡。在在微微生生物物中中，噬噬菌菌体体寄寄生生于于细细菌菌是是常见的寄生现象。常见的寄生现象。寄生型的放线菌照片寄生型的放线菌照片四、拮抗四、拮抗 拮抗关系是两种微生物生活在一起时，拮抗关系是两种微生物生活在一起时，一种微生物产生某些特殊的代谢产物或改变一种微生物产生某些特殊的代谢产物或改变环境条

43、件，从而抑制甚至杀死另一种微生物环境条件，从而抑制甚至杀死另一种微生物的现象。的现象。许多微生物在其生命活动过程中，产生许多微生物在其生命活动过程中，产生抗菌物质抗菌物质(抗菌素和杀菌素抗菌素和杀菌素)，能抑制对它分，能抑制对它分泌物敏感的微生物，这是一种特异性拮抗关泌物敏感的微生物，这是一种特异性拮抗关系。另外，在酸菜、泡菜和青贮饲料的制作系。另外，在酸菜、泡菜和青贮饲料的制作过程中，由于乳酸细菌的旺盛繁殖，产生大过程中，由于乳酸细菌的旺盛繁殖，产生大量乳酸，使环境变酸而抑制腐败细菌的生长。量乳酸，使环境变酸而抑制腐败细菌的生长。这是一种非特异性拮抗关系，这是一种非特异性拮抗关系，五、捕食五

44、、捕食捕食关系是一种微生物直接吞食捕食关系是一种微生物直接吞食另一种微生物。在自然界中，捕食关另一种微生物。在自然界中，捕食关系是微生物中的一个引人注目的现象。系是微生物中的一个引人注目的现象。主要的细菌捕食者是原生动物，它们主要的细菌捕食者是原生动物，它们吞食数以万计的细菌，明显影响细菌吞食数以万计的细菌，明显影响细菌种群的数量。另外，粘细菌和粘菌也种群的数量。另外，粘细菌和粘菌也直接吞食细菌，并且，粘细菌也常侵直接吞食细菌，并且，粘细菌也常侵袭藻类、霉菌和酵母菌。袭藻类、霉菌和酵母菌。第三节第三节 微生物与环境保护微生物与环境保护 生生物物圈圈内内的的各各种种物物质质，都都是是处处于于不不

45、断断地地合合成成、分分解解和和转转化化的的动动态态平平衡衡状状态态之之中中。由由此此，组组成成一一个个自自我我调调节节、自自我我维维持持的的协协调调整整体体，从从而而保保证证了了地地球球上上生生命命的的延延续续。但但是是，当当人人们们违违背背了了自自然然界界的的生生态态平平衡衡规规律律，将将粪粪便便、垃垃圾圾、污污水水等等生生活活废废弃弃物物和和工工业业生生产产所所形形成成的的 三三废废 等等，大大量量排排放放入入江江河河湖湖海海，以以及及土土壤壤和和空空气气中中，使使排排入入环环境境的的这这些些物物质质超超过过了了环环境境所所能能耐耐受受的的容容纳纳量量，即即超超过过了了环环境境的的自自净净

46、能能力力时时，就就破破坏坏了了自自然然界界的的生生态态平平衡衡，其其结结果果使使这这些些物物质大量累积于自然环境中，于是造成环境污染。质大量累积于自然环境中，于是造成环境污染。环境保护涉及的范围很广，内容很环境保护涉及的范围很广，内容很多，概括地说，主要包括多，概括地说，主要包括 保护自然环境保护自然环境 与与 防治污染和其他公害防治污染和其他公害 两个方面。微两个方面。微生物与环境保护，关系极为密切，在环生物与环境保护，关系极为密切，在环保工作中，利用微生物处理环境污染物保工作中，利用微生物处理环境污染物和监测环境，已取得很大成就。而且，和监测环境，已取得很大成就。而且，微生物在这些方面的作

47、用，还在不断地微生物在这些方面的作用，还在不断地研究之中，今后将会被利用于更多方面。研究之中，今后将会被利用于更多方面。一、污染物的微生物处理一、污染物的微生物处理 水资源污染日益严重水资源污染日益严重富营养化是指水体中因氮、磷等元素含量过高富营养化是指水体中因氮、磷等元素含量过高而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖而引起水体表层的蓝细菌和藻类过度生长繁殖的现象。的现象。水华：发生在淡水水体中的富营养化。水华：发生在淡水水体中的富营养化。赤潮：发生在河口、港湾或浅海等咸水区水赤潮：发生在河口、港湾或浅海等咸水区水 体的富营养化现象。体的富营养化现象。(一一)污水的生物处理污水的生物处理 处

48、处理理污污水水的的方方法法很很多多，可可归归纳纳为为物物理理方方法法、化化学学方方法法和和生生物物方方法法三三大大类类。目目前前国国内内外外多多采采用用二二级级处处理理工工艺艺或或三三级级处处理理工工艺艺治治理理污污水水。一一级级处处理理又又称称预预处处理理，主主要要是是通通过过滤滤筛筛网网及及沉沉淀淀等等物物理理化化学学方方法法除除去去污污水水中中的的粘粘土土，淤淤泥泥及及其其他他碎碎屑屑等等污污染染物物。二二级级处处理理又又称称生生物物处处理理，主主要要是是利利用用微微生生物物的的作作用用分分解解污污水水中中的的有有机机污污染染物物。三三级级处处理理主主要要是是除除去去排排放放水水中中的的

49、无无机机盐盐类类及及其其他他悬悬浮浮污污染染物物，因因为为在在二二级级处处理理后后的的出出水水中中，含含有有氮氮、磷磷等等无无机机盐盐类类，当当它它们们随随水水排排入入水水体体后后，能能促促成成水水体体富富营营养养化化，造造成成二二次次污污染染。由由此此可可看看出出，微微生生物物在污水处理中起着非常重要的作用。在污水处理中起着非常重要的作用。1 1、污水、污水 当进入水体的外来污染物质数当进入水体的外来污染物质数量，超过了水体的自净能力，量，超过了水体的自净能力，并达到破坏水体原有用途的程并达到破坏水体原有用途的程度，即为水污染。度，即为水污染。2 2、污水生物处理原理、污水生物处理原理 在自

50、然界，有些水体中的污染物质浓度，在自然界，有些水体中的污染物质浓度，可通过河水向下游流动而自然降低，此种现可通过河水向下游流动而自然降低，此种现象称为水体自净作用。在天然水体自净中，象称为水体自净作用。在天然水体自净中，除了稀释、沉淀等作用外，主要是微生物的除了稀释、沉淀等作用外，主要是微生物的作用。水体内的微生物，在其生命活动中，作用。水体内的微生物，在其生命活动中，吸收和转化某些污染物质，并将大量有机物吸收和转化某些污染物质，并将大量有机物分解成无机盐类、二氧化碳和水，从而使水分解成无机盐类、二氧化碳和水，从而使水体得到自净。污水生物处理主要是根据水体体得到自净。污水生物处理主要是根据水体